0.目录

1.

• 1.1
• 1.2
• 1.3

2.

• 2.1
• 2.2
• 2.3
• 2.4
• 2.5

3.

1.抽象类和接口

1.1 抽象类

面向对象中的抽象类：

• 可用于表示现实世界中的抽象概念
• 是一种只能定义类型，而不能产生对象的类
• 只能被继承并重写相关函数
• 直接特征是相关函数没有完整的实现

Shape是现实世界中各种图形的抽象概念，因此：

• 程序中必须能够反映抽象的图形
• 程序中通过抽象类表示图形的概念
• 抽象类不能创建对象，只能用于继承

1.2 纯虚函数

抽象类与纯虚函数：

• C++语言中没有抽象类的概念
• C++中通过纯虚函数实现抽象类
• 纯虚函数是指只定义原型的成员函数
• 一个C++类中存在纯虚函数就成为了抽象类

纯虚函数的语法规则：

示例——抽象类：

#include 
    
     using namespace std;class Shape{public:    virtual double area() = 0;};class Rect : public Shape{    int ma;    int mb;public:    Rect(int a, int b)    {        ma = a;        mb = b;    }    double area()    {        return ma * mb;    }};class Circle : public Shape{    int mr;public:    Circle(int r) { mr = r; }    double area()    {        return 3.14 * mr * mr;    }};void area(Shape* p){    double r = p->area();        cout << "r = " << r << endl;}int main(){    Rect rect(1, 2);    Circle circle(10);        area(&rect);    area(&circle);        return 0;}
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out r = 2r = 314

• 抽象类只能用作父类被继承
• 子类必须实现纯虚函数的具体功能
• 纯虚函数被实现后成为虚函数
• 如果子类没有实现纯虚函数，则子类成为抽象类

1.3 接口

满足下面条件的C++类则称为接口：

• 类中没有定义任何的成员变量
• 所有的成员函数都是公有的
• 所有的成员函数都是纯虚函数
• 接口是一种特殊的抽象类

示例——接口：

#include 
    
     using namespace std;class Channel{public:    virtual bool open() = 0;    virtual void close() = 0;    virtual bool send(char* buf, int len) = 0;    virtual int receive(char* buf, int len) = 0;};int main(){    return 0;}
    

C++中没有真正的接口，但是C++的后续语言Java、C#直接支持接口的概念！

2.被遗弃的多重继承

2.1 C++中的多重继承

C++支持编写多重继承的代码：

• 一个子类可以拥有多个父类
• 子类拥有所有父类的成员变量
• 子类继承所有父类的成员函数
• 子类对象可以当作任意父类对象使用

多重继承的语法规则：

2.2 多重继承的问题一

示例——多重继承的问题一：

#include 
    
     using namespace std;class BaseA{    int ma;public:    BaseA(int a) { ma = a; }    int getA() { return ma; }};class BaseB{    int mb;public:    BaseB(int b) { mb = b; }    int getB() { return mb; }};class Derived : public BaseA, public BaseB{    int mc;public:    Derived(int a, int b, int c) : BaseA(a), BaseB(b)    {        mc = c;    }    int getC() { return mc; }    void print()    {        cout << "ma = " << getA() << ", "             << "mb = " << getB() << ", "             << "mc = " << mc << endl;    }};int main(){    cout << "sizeof(Derived) = " << sizeof(Derived) << endl; // 12        Derived d(1, 2, 3);        d.print();        cout << "d.getA() = " << d.getA() << endl;    cout << "d.getB() = " << d.getB() << endl;    cout << "d.getC() = " << d.getC() << endl;        cout << endl;        BaseA* pa = &d;    BaseB* pb = &d;        cout << "pa->getA() = " << pa->getA() << endl;    cout << "pb->getB() = " << pb->getB() << endl;        cout << endl;        void* paa = pa;    void* pbb = pb;        if( paa == pbb )    {        cout << "Pointer to the same object!" << endl;     }    else    {        cout << "Error" << endl;    }        cout << "pa = " << pa << endl;    cout << "pb = " << pb << endl;    cout << "paa = " << paa << endl;    cout << "pbb = " << pbb << endl;         return 0;}
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out sizeof(Derived) = 12ma = 1, mb = 2, mc = 3d.getA() = 1d.getB() = 2d.getC() = 3pa->getA() = 1pb->getB() = 2Errorpa = 0x7ffc9f641dc0pb = 0x7ffc9f641dc4paa = 0x7ffc9f641dc0pbb = 0x7ffc9f641dc4

通过多重继承得到的对象可能拥有“不同的地址”！！

解决方案：无

（其实pa和pb还是指向了同一个对象，但是指向的是同一个对象的不同位置，打个比方就是pa指向了这个对象的脑袋，pb指向了这个对象的胸口。。。）

2.3 多重继承的问题二

多重继承可能产生冗余的成员：

示例——多重继承的问题二：

#include 
    
     using namespace std;class People{    string m_name;    int m_age;public:    People(string name, int age)    {        m_name = name;        m_age = age;    }    void print()    {        cout << "Name = " << m_name << ", "             << "Age = " << m_age << endl;    }};class Teacher : public People{public:    Teacher(string name, int age) : People(name, age) { }};class Student : public People{public:    Student(string name, int age) : People(name, age) { }};class Doctor : public Teacher, public Student{public:    Doctor(string name, int age) : Teacher(name + "1", age + 10), Student(name + "2", age + 1) { }};int main(){    Doctor d("Bob", 33);        //d.print();    d.Teacher::print();    d.Student::print();        return 0;}
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out Name = Bob1, Age = 43Name = Bob2, Age = 34

当多重继承关系出现闭合时将产生数据冗余的问题！！！！

解决方案：虚继承

• 虚继承能够解决数据冗余问题
• 中间层父类不再关心顶层父类的初始化
• 最终子类必须直接调用顶层父类的构造函数

示例——使用虚继承解决数据冗余：

#include 
    
     using namespace std;class People{    string m_name;    int m_age;public:    People(string name, int age)    {        m_name = name;        m_age = age;    }    void print()    {        cout << "Name = " << m_name << ", "             << "Age = " << m_age << endl;    }};class Teacher : virtual public People{public:    Teacher(string name, int age) : People(name, age) { }};class Student : virtual public People{public:    Student(string name, int age) : People(name, age) { }};class Doctor : public Teacher, public Student{public:    Doctor(string name, int age) : Teacher(name+"1", age), Student(name+"2", age), People(name+"3", age) { }};int main(){    Doctor d("Delphi", 33);        d.print();    d.Teacher::print();    d.Student::print();        return 0;}
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out Name = Delphi3, Age = 33Name = Delphi3, Age = 33Name = Delphi3, Age = 33

问题：

当架构设计中需要继承时，无法确定使用直接继承还是虚继承！！

2.4 多重继承的问题三

多重继承可能产生多个虚函数表

示例——多重继承的问题三：

#include 
    
     using namespace std;class BaseA{public:    virtual void funcA()    {        cout << "BaseA::funcA()" << endl;    }};class BaseB{public:    virtual void funcB()    {        cout << "BaseB::funcB()" << endl;    }};class Derived : public BaseA, public BaseB{};int main(){    Derived d;    BaseA* pa = &d;    BaseB* pb = &d;    BaseB* pbb = (BaseB*)pa;        cout << "sizeof(d) = " << sizeof(d) << endl;        cout << "Using pa to call funcA()..." << endl;    pa->funcA();        cout << "Using pb to call funcB()..." << endl;    pb->funcB();        cout << "Using pbb to call funcB()..." << endl;    pbb->funcB();        cout << endl;        cout << "pa = " << pa << endl;    cout << "pb = " << pb << endl;    cout << "pbb = " << pbb << endl;        return 0;}
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out sizeof(d) = 16Using pa to call funcA()...BaseA::funcA()Using pb to call funcB()...BaseB::funcB()Using pbb to call funcB()...BaseA::funcA()pa = 0x7fffd5157c20pb = 0x7fffd5157c28pbb = 0x7fffd5157c20

需要进行强制类型转换时，C++中推荐使用新式类型转换关键字！！

解决方案：dynamic_cast

示例——使用新式类型转换dynamic_cast关键字：

#include 
    
     using namespace std;class BaseA{public:    virtual void funcA()    {        cout << "BaseA::funcA()" << endl;    }};class BaseB{public:    virtual void funcB()    {        cout << "BaseB::funcB()" << endl;    }};class Derived : public BaseA, public BaseB{};int main(){    Derived d;    BaseA* pa = &d;    BaseB* pb = &d;    BaseB* pbb = (BaseB*)pa; // oops!!    BaseB* pbc = dynamic_cast
     
      (pa);        cout << "sizeof(d) = " << sizeof(d) << endl;        cout << "Using pa to call funcA()..." << endl;    pa->funcA();        cout << "Using pb to call funcB()..." << endl;    pb->funcB();        cout << "Using pbb to call funcB()..." << endl;    pbb->funcB();        cout << "Using pbc to call funcB()..." << endl;    pbc->funcB();        cout << endl;        cout << "pa = " << pa << endl;    cout << "pb = " << pb << endl;    cout << "pbb = " << pbb << endl;    cout << "pbc = " << pbc << endl;        return 0;}
     
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out sizeof(d) = 16Using pa to call funcA()...BaseA::funcA()Using pb to call funcB()...BaseB::funcB()Using pbb to call funcB()...BaseA::funcA()Using pbc to call funcB()...BaseB::funcB()pa = 0x7ffcc2c27ff0pb = 0x7ffcc2c27ff8pbb = 0x7ffcc2c27ff0pbc = 0x7ffcc2c27ff8

2.5 正确的使用多重继承

工程开发中的“多重继承”方式：

• 单继承某个类 + 实现（多个）接口

示例——正确的多继承方式：

#include 
    
     using namespace std;class Base{protected:    int mi;public:    Base(int i) { mi = i; }    int getI() { return mi; }    bool equal(Base* obj)    {        return (this == obj);    }};class Interface1{public:    virtual void add(int i) = 0;    virtual void minus(int i) = 0;};class Interface2{public:    virtual void multiply(int i) = 0;    virtual void divide(int i) = 0;};class Derived : public Base, public Interface1, public Interface2{public:    Derived(int i) : Base(i) { }    void add(int i) { mi += i; }    void minus(int i) { mi -= i; }    void multiply(int i) { mi *= i; }    void divide(int i)    {        if( i != 0 ) { mi /= i; }    }};int main(){    Derived d(100);    Derived* p = &d;    Interface1* pInt1 = &d;    Interface2* pInt2 = &d;        cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl;    // 100        pInt1->add(10);    pInt2->divide(11);    pInt1->minus(5);    pInt2->multiply(8);        cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl;    // 40        cout << endl;        cout << "pInt1 == p : " << p->equal(dynamic_cast
     
      (pInt1)) << endl;    cout << "pInt2 == p : " << p->equal(dynamic_cast
      
       (pInt2)) << endl;        return 0;}
      
     
    

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp[root@bogon Desktop]# ./a.out p->getI() = 100p->getI() = 40pInt1 == p : 1pInt2 == p : 1

一些有用的工程建议：

• 先继承自一个父类，然后实现多个接口
• 父类中提供equal()成员函数
• equal()成员函数用于判断指针是否指向当前对象
• 与多重继承相关的强制类型转换用dynamic_cast完成

3.小结

• 抽象类用于描述现实世界中的抽象概念
• 抽象类只能被继承不能创建对象
• C++中没有抽象类的概念
• C++中通过纯虚函数实现抽象类
• 类中只存在纯虚函数的时成为接口
• 接口是一种特殊的抽象类
• C++支持多重继承的编程方式
• 多重继承容易带来问题
  1. 可能出现“同一个对象的地址不同”的情况
  2. 虚继承可以解决数据冗余的问题
  3. 虚继承的使得架构设计可能出现问题
• 多继承中可能出现多个虚函数表指针
• 与多重继承相关的强制类型转换用dynamic_cast完成
• 工程开发中采用“单继承多接口”的方式使用多继承
• 父类提供成员函数用于判断指针是否指向当前对象